功率放大器基于脉冲气流的液滴喷射方法研究的应用

实验名称：基于脉冲气流的液滴喷射方法

实验内容：该技术主要利用控制气流通道的通断状态从而形成周期性的脉冲气流，脉冲气流流入液滴喷射装置内并作用于微通道内的液体，对微通道内的液体产生强烈剪切，在脉冲气流的速度与压力作用下，使液体断裂形成液滴。在液滴喷射的过程中，通过控制脉冲气流的气压、频率及占空比间接调控液滴喷射的频率、体积、速度，实现对液滴喷射过程的精确控制。

研究方向：液滴喷射

测试设备：ATA-3080功率放大器、信号发生器等。

实验过程：

压缩空气从气罐流入缓冲罐，脉冲气流气压由气压阀控制。液体由注射泵注入液滴喷射芯片，同时控制流体的流量，以便生成不同体积的液滴。脉冲气流由电磁阀驱动生成，通过信号发生器与功率放大器可以直接控制脉冲气流的频率和占空比，用于调节液滴喷射频率及速度。由于电磁阀本身性能限制，最高工作频率仅为200Hz。液滴的喷射过程通过高速相机进行观测和记录，根据实际情况选择20000fps左右的拍摄帧率。利用ImageJ对喷射过程中液滴的位移量进行测量，结合时间就可计算出液滴喷射速度。

实验结果：

采用脉冲气流喷射流体，实现了高频喷射液滴的精确调控。通过液滴喷射频率始终保持与脉冲扰动频率一致，流体流量的控制可以精确控制液滴喷射的体积，调节占空比可控制液滴喷射的速度。综上所述，液滴喷射体积、速度及频率均可独立调控，突破了现有液滴喷射技术中调控的局限性。从而可操纵更为精准的液滴行为。其次，利用脉冲气流剪切流体，可以在较小的气压下喷射流体形成较高粘度(＞200mPa·s）的液滴，增加了此技术实用性和扩展性，为多领域中液滴喷射平台的搭建提供重要技术支持。

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图：ATA-3080C功率放大器指标参数